摘要：在国家“一带一路”倡议的推进下,先张法预应力高强混凝土(PHC)管桩全面在海外各类工程项目中应用,然而海外PHC管桩的技术标准和设计习惯与国内存在较大差异,这使得以国内标准为基础的PHC桩力学性能难以为国外设计人员所适应。比较了国内混凝土结构标准与常用美标、英标、欧标及日标中对于混凝土结构及桩基的相关规定,着重对与设计关系密切的PHC管桩轴力-弯矩承载力关系进行计算和对比。经过梳理发现,中国标准的简化计算公式在降低部分精度的情况下,可以给出较为完整光滑的轴力-弯矩承载力关系曲线;各国标准对于管桩轴向承载力设计值的规定有所不同,依照国外标准很难给出较为完整光滑的曲线。

摘要：挪威船级社(DNV)于2013年9月正式与德国劳氏船级社(GL)合并为DNV·GL,并于次年5月推出了最新版《海上风机结构设计规范(DNV-OS-J101)》。该规范结合了DNV和GL的最新研究成果,对原有规范关于海上风机基础灌浆连接段设计验算的相关内容进行了大量地更新和补充,其中最值得注意的补充内容是带剪力键的单桩和导管架基础灌浆连接段的抗弯承载力的计算方法。在多篇文献的基础上,对相关公式进行理论研究,给出设计公式的理论依据,为行业设计者更全面地理解该规范提供参考。

摘要：单钢管避雷针的长细比过大,刚度较小,在风荷载作用下容易发生风致振动和涡激振动,导致避雷针的根部或法兰连接部位的焊缝或螺栓产生疲劳破坏。为了减少避雷针在风荷载下的振动,采取相关减振措施。采用有限元软件ABAQUS对结构进行建模分析,比较三种减振方案的不同效果。结果表明,基于特制调频质量阻尼器（TMD）的减振装置效果好并易于实施,在合理设计下能够显著减小振动;而内置预应力拉索方案没有明显的减振效果;采用灌浆加强的双法兰连接构造虽然未能减小振动,但是局部的加强有助于降低关键部位的应力水平,进而提高疲劳性能。此外,对格构式避雷针进行建模分析,与单钢管避雷针比较发现,格构式避雷针在风荷载下的力学性能优于单钢管式避雷针。

摘要：灌浆连接段的疲劳性能对于海上风机单桩支撑结构至关重要。基于385种工况下的某实际5 MW单桩风机支撑结构在风、浪荷载作用下的动力响应分析,获取了灌浆连接段荷载边界条件时程。建立灌浆连接段精细化有限元子模型,将荷载边界条件转化为应力时程。对于剪力键采用“热点应力”方法进行疲劳性能评价。对于灌浆材料,选取剪力键附近灌浆材料单元积分点处的第三主应力进行疲劳性能评价。采用Palmgren-Miner线性损伤累计准则和雨流计数方法进行疲劳损伤的累计。在某实际灌浆连接段20年的设计寿命周期内,最大剪力键总疲劳损伤为1.35×10^(-10);最大灌浆材料总疲劳损伤为1.54×10^(-3)。由此可见,灌浆连接段的疲劳性能由灌浆材料控制,且损伤值远小于限值1/3,在现有的荷载条件下,灌浆连接段不会发生疲劳破坏。分析产生损伤较大的几种工况可知,风速对现有单桩结构灌浆连接段疲劳的损伤起控制作用。

摘要：采用有限元数值模拟对海上风机导管架支撑结构灌浆连接段进行几何参数分析,研究压弯设计荷载作用下几何参数对连接段力学性能的影响。参数分析表明,在位移方面,灌浆连接段的长度,套管厚度和桩管厚度通过改变连接段线刚度影响最大横向位移以及最大竖向位移。在应力方面,钢管厚度显著影响钢管的最大Mises应力,灌浆长度不直接影响钢管最大Mises应力;灌浆长度、钢管厚度不显著影响浆体的Tresca应力,浆体厚度影响浆体最大Tresca应力,且浆体厚度有最优值。该研究成果为海上风机导管架支撑结构灌浆连接段的设计提供一定的技术参考。

摘要：灌浆连接是海洋工程中最常用的连接方法之一。文章比较了其适用的五部规范及推荐做法:英国健康与安全执行局《海上结构桩与套管连接技术报告(HSE-Pile/sleeve connections—2001)》,美国石油协会《海上固定平台规划、设计和建造的推荐做法(API RP 2A-WSD—2007)》,国际标准化组织《石油和天然气行业固定海上钢结构规范(ISO19902—2007)》,挪威的石油技术法规《钢结构设计规范(NORSOK-N-004—2013)》,挪威船级社《海上风机结构设计规范(DNV-OS-J101)》,给出了上述规范的验算方法及适用范围。由于灌浆连接段在使用中的受力形式不断复杂化,本文进一步研究了规范《DNV-OS-J101》的发展历程,为该行业的设计人员理解该规范验算方法概述及适用范围的发展提供了帮助。

摘要：对四根不同轴压比的灌浆连接段试件进行压弯试验,研究了不同轴压比灌浆连接段试件的压弯承载力、延性和破坏模式,并且分析了压弯荷载作用下的灌浆连接段钢管应变分布规律。试验结果表明:灌浆连接段试件具有良好的延性和较高的承载力,且随着轴压比的增加,灌浆连接段试件水平承载力与延性不断减小。

摘要：海上风机基础中的灌浆连接段会在浪溅区或者水下工作,水流的侵入可能会对灌浆连接段的疲劳性能产生影响。本文设计了灌浆连接段局部性能试件,其中四个试件在空气中进行疲劳加载;同时,设计了一套水循环装置,让两个试件在水流侵入的条件下进行疲劳加载。试验结果表明,空气中疲劳荷载幅较大的试件A-3的灌浆材料出现了较宽的裂纹和剥落现象,试件加载的残余变形不断累积。同时,相同荷载幅条件下的两对试件相比,空气中的2个试件经过200万次疲劳循环总变形都在-0.7 mm以内;而水中的2个试件仅加载至26.4万次及6.4万次时,试验机位移便达到-10 mm,试验终止。由此可见,水流侵入会严重劣化灌浆连接段的疲劳性能。原因在于,水流会侵入灌浆材料裂纹内部,在荷载加载时,侵入的水分挤压灌浆材料局部的缝隙,加速裂纹的形成与开展;而在荷载卸载时,水流带走被压碎的灌浆材料,使得裂纹不稳定扩展,灌浆材料块体剥落。

摘要：灌浆连接段在海上风机支撑结构中得到了广泛运用。由于灌浆连接段独特的几何构成,其内部浆体的变形和应力状态难以用试验方式得到。因此,基于已有试验结果,利用有限元软件ABAQUS对灌浆连接段试件在压弯荷载下的力学性能进行了分析。将有限元分析结果与试验结果对比,从试件破坏形态、荷载-位移曲线和钢管纵向应变分布三方面验证了有限元模型的可靠性。基于有限元分析结果,对灌浆连接段浆体及钢管的应力分布和变形进行深入分析,进而得到了灌浆连接段压弯荷载的传递机理。研究结果表明:灌浆连接段主要通过形成灌浆料斜压短柱来将荷载从套管传递至桩管,且钢管的破坏先于灌浆体。

摘要：设计外直径为612mm,长度分别为4365mm,4475mm,4585mm,共5根带剪力键的圆柱形单桩基础灌浆连接段模型试件,对其进行等幅弯曲疲劳试验研究,不同试件的荷载幅由其静力极限状态弯矩承载力确定。试验结果表明:尽管局部可能出现性能退化,灌浆连接段整体仍可承受200万次疲劳荷载,未出现明显的抗弯性能退化,且200万次弯曲疲劳循环之后的试件残余变形可忽略不计;在最长的试件中,由于试验荷载幅最大,试件焊接部件在经历约128万次疲劳荷载之后出现开裂,试验停止,但灌浆连接段本身未出现任何破坏。比较不同长度的试件发现,带剪力键的灌浆连接段常用设计规范中规定的长度下限值仍较为保守。